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动态心电自动分析中QRS复合波检测算法研究

2020-11-22阅读(518)

动态心电自动分析中QRS复合波检测算法研究

论文摘要

心血管疾病是当今危害人类健康的主要疾病之一,心电图检查是临床上诊断心血管疾病的重要方法。心电图准确的自动分析与诊断对于心血管诊断起着关键的作用,也是国内外学者所热衷的课题。本文在总结前人工作的基础上,对QRS复合波检测算法做了进一步的深入研究: 首先,探讨临床常见QRS复合波的形态和特点,并对目前动态心电分析中QRS复合波检测面临的问题进行分析,指出QRS复合波检测技术的难点。 第二,对国内外近年内发展起来的QRS复合波检测的各种方法进行了分类与总结,并且针对不同方法的特点进行了详细的比较,深入探讨了各种方法存在的问题。同时应用小波变换方法对QRS复合波检测,并应用RR间期进行QRS复合波位置预测,为构思新的QRS复合波检测算法奠定基础。 第三,QRS复合波的检测是心电自动分析的关键环节,检出的位置精度关系到后续处理和信号提取的正确性和准确性。本文通过对临床常见QRS复合波形态和噪声研究,实现一种基于数学形态学（Mathematical Morphology）结合包络（Envelope）提取的预处理方法,对肌电噪声、基线漂移等噪声有较好的抑制效果,方便应用判断规则对QRS复合波进行识别。 第四,本文引入了RR间期对QRS复合波位置的估计规则。RR间期对QRS复合波位置的估计,大大减少了判断运算的次数,在提高QRS波检测正确率的情况下,提高了QRS复合波的检测位置精度。 最后,本文在数学形态学滤波、包络提取技术的基础上,结合RR间期等技术,实现了一个完整的QRS复合波检测算法。 根据美国关于动态心电分析算法标准ANSI/AAMI EC38:若由算法得到的QRS复合波检出点在标注时刻的150ms范围内,则认为算法检测到的QRS复合波是正确的。本文算法在数据库标记点范围缩小到120ms时,通过MIT-BIH心律失常标准数据库对本文算法进行性能评估,获得了较好的检出精度,QRS复合波的总错误率为0.42%,而且算法在分析速度上也达到令人满意的效果。

论文目录

  • 致谢
  • ABSTRACT
  • 目录
  • 第一章 绪论
  • §1.1 引言
  • §1.2 心电产生的生理学基础
  • §1.2.1 心肌细胞的电生理
  • §1.2.2 心脏传导系统
  • §1.3 正常心电图波形及其意义
  • §1.4 临床常见心电图检查分类
  • §1.5 心电图诊断分类
  • §1.6 心电自动分析技术
  • §1.7 动态心电检测分析系统
  • §1.7.1 信号采集
  • §1.7.2 信号回放分析
  • §1.8 QRS复合波检测面临的问题
  • §1.8.1 噪声干扰
  • §1.8.2 波形变异
  • §1.8.3 QRS复合波检测位置精度
  • §1.9 研究内容和目标
  • §1.10 小结
  • 第二章 QRS复合波检测算法回顾
  • §2.1 引言
  • §2.2 QRS复合波软件检测算法
  • §2.2.1 差分和滤波法
  • §2.2.2 小波变换法
  • §2.2.3 神经网络法
  • §2.2.4 其它方法
  • §2.3 小结
  • 第三章 RR间期分析和QRS复合波特征
  • §3.1 引言
  • §3.2 心电标准数据库
  • §3.2.1 心电标准数据库的发展
  • §3.2.1 CSE数据集简介
  • §3.2.2 AHA数据集简介
  • §3.2.3 MIT-BIH数据集简介
  • §3.3 RR间期和QRS复合波特征分析
  • §3.4 小波变换的抗噪声性能
  • §3.5 小结与讨论
  • 第四章 基于数学形态学和包络提取的QRS复合波检测
  • §4.1 引言
  • §4.2 数学形态学简介
  • §4.3 数学形态学基本概念
  • §4.4 形态学在心电信号处理中的应用
  • §4.4.1 去噪和基线校正
  • §4.4.2 QRS复合波检测
  • §4.4.3 P、T波检测
  • §4.4.4 拍分类
  • §4.5 包络提取
  • §4.6 算法提出
  • §4.6.1 数学形态学处理
  • §4.6.2 包络提取
  • §4.6.3 判断规则
  • §4.7 算法检测结果
  • §4.8 算法的抗噪声性能
  • §4.8.1 各种噪声下的心电信号
  • §4.8.2 各种噪声下的检测结果
  • §4.9 小结与讨论
  • 第五章 QRS复合波位置预测
  • §5.1 引言
  • §5.2 心率变异性
  • §5.3 QRS复合波位置预测
  • §5.4 结果
  • §5.5 小结
  • 第六章 算法优化
  • §6.1 引言
  • §6.2 性能瓶颈
  • §6.3 数学形态学方法改进
  • §6.4 编程语言改进
  • §6.5 算法流程
  • §6.6 小结
  • 第七章 检测结果与讨论
  • §7.1 引言
  • §7.2 算法检测结果
  • §7.3 与其它算法对比
  • §7.4 错误来源分析
  • §7.5 QRS复合波检测位置精度对拍分类的影响
  • 第八章 总结与展望
  • §8.1 总结
  • §8.2 展望
  • §8.2.1 算法本身的完善
  • §8.2.2 其它方法的引入
  • 参考文献
  • 附录A MIT-BIH心律失常标准数据库信号质量说明
  • 附录B 作者攻读博士学位期间完成的文章
  • 独创性声明
  • 学位论文版权使用授权书

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